桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法及连接节点与流程

1.本发明涉及一种桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法及连接节点，属于地下结构施工技术领域。


背景技术：

2.随着中国的城市化进程的加快，地面上层空间的建设接近饱和，城市地下空间开发利用是解决城市中心土地紧缺问题的有效手段和必然途径。但是，在城市更新地区开发和发展地下空间往往要受到地表面上老旧建筑和复杂环境等因素的制约。在老旧建筑结构地下空间开发的工程中，常常需要对老旧建筑基础进行托换。而常规的一柱一桩结构，需要用到几十米长的立柱桩钢筋笼、临时钢立柱作为老旧建筑基础托换的支承结构进行整体吊装施工。现在已经出现利用桩柱一体化代替一柱一桩结构，该技术直接将立柱桩延伸至地面，随开挖暴露桩身直接替代临时钢立柱作为竖向立柱。然而，对于桩柱一体化灌注桩处于进行水下浇筑，灌注桩存在表面不规整、桩身节点处强度难以保证的情形，在与水平结构连接时，连接节点的质量难以保证。


技术实现要素：

3.本技术提供了桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法及连接节点，用于解决现有的桩柱一体化灌注桩与水平结构连接中存在的问题。
4.为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：
5.一种桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法，包括如下步骤：
6.步骤一、进行桩柱一体施工，形成混凝土灌注桩；
7.步骤二、开挖土方至水平结构处，在水平结构的标高范围内将灌注桩桩身凿毛；
8.步骤三、围绕灌注桩绑扎环梁主筋，并绑扎水平结构钢筋；
9.步骤四、浇筑环梁及水平结构的混凝土，使水平结构、环梁、灌注桩形成整体传力节点。
10.进一步，所述连接方法还包括如下步骤：
11.步骤五、将环梁标高范围以外的灌注桩切除，然后将环梁标高范围以内的灌注桩清理干净；
12.步骤六、在环梁洞口内设置受力筋，在环梁洞口上下面设置钢筋网片封口，钢筋网片与受力筋采用植筋措施锚入周圈环梁内；
13.步骤七、在环梁洞口内填充混凝土。
14.进一步，凿毛面至灌注桩轴心的最小距离为l
min
；
15.所述灌注桩内部设置有钢筋笼，钢筋笼的半径为r，满足l
min
《r。
16.进一步，步骤一中，进行桩柱一体灌注桩施工包括：加工钢筋笼；将u形抗剪筋与钢筋笼焊接，且u形抗剪筋的两个自由端伸出钢筋笼的部分竖直设置，u形抗剪筋随钢筋笼一起下放至桩孔中，然后浇筑混凝土形成灌注桩；
17.步骤二中，将灌注桩桩身凿毛使u形抗剪筋暴露，并使u形抗剪筋的自由端水平设置且插入环梁中。
18.进一步，步骤一中，进行桩柱一体灌注桩施工包括：加工钢筋笼；计算水平结构的上下标高，并根据需要在灌注桩的钢筋笼上设置钢套筒；
19.步骤二中，将灌注桩桩身凿毛使钢套筒暴露，并在钢套筒外侧穿孔塞焊抗剪栓钉。
20.相应地，本发明还提供了一种桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接节点，包括灌注桩、水平结构和环梁，所述水平结构通过环梁与灌注桩固定连接；
21.所述灌注桩内部设置有钢筋笼；
22.所述环梁包括绕环梁中心设置的主筋，以及沿环梁径向设置的箍筋；灌注桩与环梁连接的交界面为凿毛面；
23.水平结构内设置有水平结构钢筋，在灌注桩影响范围内的最边缘的水平结构钢筋绕过灌注桩贯通设置，灌注桩影响范围内的剩余水平结构钢筋插入环梁中弯锚设置。
24.进一步，凿毛面至灌注桩轴心的最小距离为l
min
，钢筋笼的半径为r，满足l
min
《r。8.如权利要求6所述的桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接节点，其特征在于，
25.所述环梁与灌注桩的上界面和下界面处设置有缓膨型膨胀橡胶条，所述缓膨型膨胀橡胶条沿桩身一周环通设置。
26.进一步，在灌注桩中设置有u形抗剪筋，u形抗剪筋与灌注桩的钢筋笼固定连接，且u形抗剪筋的两个自由端从灌注桩中伸入并插入环梁中。
27.进一步，灌注桩在水平结构上下标高范围内的钢筋笼外设置有钢套筒，所述钢套筒外设置有栓钉，所述栓钉的一端焊接在钢套筒上，另一端伸入环梁中。
28.本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：通过设置环梁将水平结构和灌注桩连接，环梁环绕灌注桩设置并与灌注桩形成稳定连接，水平结构的钢筋插入环梁中并与环梁稳定连接，从而使灌注桩、水平结构和环梁形成整体传力节点。另外，通过设置u形抗剪筋或/和带栓钉的钢套筒的形式，加强界面整体受力特性。
附图说明
29.图1为本发明实施例中的桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接节点的结构示意图；
30.图2为图1中沿a-a的剖视图；
31.图3为本发明实施例中的灌注桩与环梁的结构示意图；
32.图4为本发明实施例中的灌注桩与环梁之间设置u形抗剪筋的结构示意图；
33.图5为本发明实施例中钢筋笼上设置u形抗剪筋的结构示意图；
34.图6为本发明实施例中灌注桩交界面凿毛、u形抗剪筋自由端水平设置的示意图；
35.图7为本发明实施例中的灌注桩与环梁之间设置钢套筒和栓钉的结构示意图；
36.图8为本发明实施例中的灌注桩设置钢套筒和栓钉的结构示意图；
37.图9为本发明实施例中设置钢筋笼外设置钢套筒的结构示意图；
38.图10为本发明实施例中灌注桩交界面凿毛、钢套筒外设置栓钉的示意图；
39.图11为本发明实施例中环梁上下灌注桩切除的示意图；
40.图12为本发明实施例中环梁范围内灌注桩凿除后的示意图；
41.图13为本发明实施例中环梁洞口内浇筑混凝土后示意图。
42.图中标号如下：
43.10-灌注桩；11-钢筋笼；12-交界面；13-缓膨型膨胀橡胶条；14-u形抗剪筋；15-钢套筒；16-栓钉；
44.20-水平结构；21-水平结构钢筋；
45.30-环梁；31-主筋；32-腰筋；33-箍筋；
46.41-钢筋网片；42-混凝土。
具体实施方式
47.以下结合附图和具体实施例对本发明提供的桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法及连接节点作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
48.实施例一
49.如图1至图3所示，本实施例提供的桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接节点包括灌注桩10、水平结构20和环梁30，所述水平结构20通过环梁30与灌注桩10固定连接。
50.所述灌注桩10内部设置有钢筋笼11，所述钢筋笼11包括纵向设置的主筋和螺旋筋。本实施例中的桩柱一体化灌注桩10，是将灌注桩10施工至土体表面，将一柱一桩的中的桩柱合一。由于灌注桩10采用水下施工，其桩身表面不规整且强度难以保证，在与水平结构20连接时，需要将其表面进行处理。
51.所述环梁30包括绕环梁30中心设置的主筋31和腰筋32，以及沿环梁30径向设置的箍筋33。灌注桩10与环梁30连接的交界面12为凿毛面，所述凿毛面是将灌注桩10表面混凝土进行凿毛处理所形成的表面。交界面12为凿毛面能够加大交界面12粗糙程度，增加灌注桩10与环梁30之间的摩擦力，增加交界面12承载力。优选为，凿毛面至灌注桩轴心的最小距离为l
min
，钢筋笼11的半径为r，满足l
min
《r，从而使主筋31暴露，使环梁30与灌注桩10稳定连接。进一步，所述环梁30与灌注桩10的上界面和下界面处设置有缓膨型膨胀橡胶条13，所述缓膨型膨胀橡胶条13沿桩身一周环通设置。
52.水平结构20可以为水平梁或水平板，水平结构20内设置有水平结构钢筋21，在灌注桩10影响范围内的最边缘的水平结构钢筋21绕过灌注桩10贯通设置，将灌注桩10影响范围内的剩余水平结构钢筋21插入环梁30中弯锚设置。
[0053]“桩柱一体”支承体系中桩身与水平地下室梁板结构空间位置冲突，导致梁板钢筋无法直接穿过桩身，本实施例采用紧贴立柱桩周圈设置环梁节点，水平结构梁板直接与环梁节点的方式，间接实现结构体系拉通。本实施例提供的桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接节点，通过设置环梁30将水平结构20和灌注桩10连接，环梁30环绕灌注桩10设置并与灌注桩10形成稳定连接，水平结构20的钢筋插入环梁30中并与环梁30稳定连接，从而使灌注桩10、水平结构20和环梁30形成整体传力节点。地下水平结构梁板自重及临时施工荷载通过环梁与灌注桩交界面实现内力传导。
[0054]
进一步，如图4所示，在灌注桩10中设置有u形抗剪筋14，u形抗剪筋14与灌注桩10
的钢筋笼11固定连接，且u形抗剪筋14的两个自由端从灌注桩10中伸入并插入环梁30中。如图5所示，在施工时，u形抗剪筋14先与灌注桩10的钢筋笼11固定，比如与钢筋笼11的主筋31焊接，且两个自由端伸出钢筋笼11的部分竖直设置，随钢筋笼11一起下放并浇筑在灌注桩10桩身中；如图6所示，灌注桩10表面凿毛，使u形抗剪筋14暴露，并使自由端水平设置且插入环梁30中。
[0055]
进一步，结合图7和图8所示，灌注桩10在水平结构20上下标高范围内的钢筋笼11外设置有钢套筒15，所述钢套筒15外设置有栓钉16，所述栓钉16的一端焊接在钢套筒15上，设置有栓钉帽的另一端伸入环梁30中。如图9所示，在施工时，先计算环梁30的上下标高，并根据需要在灌注桩10的钢筋笼11上设置钢套筒15；如图10所示，待灌注桩10施工完成后，开挖土体至水平结构20处时，将灌注桩10表面凿毛，使钢套筒15暴露，并在钢套筒15外侧穿孔塞焊抗剪栓钉16、抗剪环筋；然后绑扎环梁30钢筋及水平结构钢筋21，之后再浇筑环梁30和水平结构20。
[0056]
实施例二
[0057]
本实施例提供了一种桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法，下面结合图1至图10所示对该连接方法作进一步描述，所述连接方法包括如下步骤：
[0058]
步骤一、进行桩柱一体灌注桩10施工；
[0059]
步骤二、开挖土方至水平结构20处，在水平结构20的标高范围内将灌注桩10桩身凿毛；优选为，凿毛面至灌注桩10轴心的最小距离为l
min
，钢筋笼11的半径为r，满足l
min
《r，从而使主筋31暴露，使环梁30与灌注桩10稳定连接；
[0060]
步骤三、围绕灌注桩10绑扎环梁主筋31，并绑扎水平结构钢筋21；在灌注桩10影响范围内的最边缘的水平结构钢筋21绕过灌注桩10贯通设置，灌注桩10影响范围内的剩余水平结构钢筋21插入环梁30中弯锚设置；
[0061]
步骤四、浇筑环梁30及水平结构20的混凝土，使水平结构20、环梁30、灌注桩10形成整体传力节点。
[0062]
本实施例提供的桩柱一体化灌注桩与水平结构的连接方法，通过设置环梁30将水平结构20和灌注桩10连接，将水平结构20的钢筋插入环梁30中并与环梁30稳定连接，从而使灌注桩10、水平结构20和环梁30形成整体传力节点。
[0063]
进一步，步骤一中，进行桩柱一体灌注桩10施工包括：加工钢筋笼11，u形抗剪筋14与钢筋笼11焊接，且两个自由端伸出钢筋笼11的部分竖直设置，随钢筋笼11一起下放至桩孔中，然后浇筑混凝土形成灌注桩10；步骤二中，将灌注桩10桩身凿毛使u形抗剪筋14暴露，并使自由端水平设置且插入环梁30中。将u形抗剪筋14焊接在钢筋笼11上并将伸出钢筋笼11的自由端90
°
弯折，便于钢筋笼11下放至桩孔中。灌注桩10凿毛后露出u形抗剪筋14，并将其自由端由竖直弯折为水平，从而通过u形抗剪筋14将灌注桩10与环梁30一体连接，通过凿毛面与u形抗剪筋14共同作用，加强界面整体受力特性。作为举例，u形抗剪筋14位于钢筋笼11内的长度不小于15cm，对弯折后的自由端与主筋31绑扎固定。
[0064]
进一步，步骤一中，进行桩柱一体灌注桩10施工包括：加工钢筋笼11，根据需要在灌注桩10的钢筋笼11上设置钢套筒15，将钢筋笼11放至桩孔中，钢套筒的位置与环梁的位置相对应，然后浇筑混凝土形成灌注桩10；步骤二中，将灌注桩10桩身凿毛使钢套筒暴露，并在钢套筒15外侧穿孔塞焊抗剪栓钉16或抗剪环筋；然后绑扎环梁30钢筋及水平结构钢筋
21，之后再浇筑环梁30和水平结构20。本实施例首先在灌注桩10钢筋笼11上预埋钢套筒15，然后通过凿毛桩身表面并设置栓钉16和抗剪环钉的方式，将灌注桩10与环梁30一体连接，通过凿毛面与栓钉16共同作用，加强界面整体受力特性。
[0065]
更进一步，结合图11至图13所示，所述的桩柱一体化环梁30结构施工方法，还包括如下步骤：
[0066]
步骤五、将环梁30标高范围以外的灌注桩10切除，然后将环梁30标高范围以内的灌注桩10清理干净；
[0067]
步骤六、在环梁30洞口内设置受力筋(未示出)，在环梁30洞口上下面设置钢筋网片41封口，钢筋网片41与受力筋采用植筋措施锚入周圈环梁30内；
[0068]
步骤七、在环梁30洞口内填充混凝土42。优选为，填充微膨胀混凝土。
[0069]
本实施例适用于桩柱一体化施工，是因为桩柱一体化施工的灌注桩10属于桩的部分将永久保留，属于柱的部分将在地下建筑施工完毕后拆除，本实施例完美解决了灌注桩10拆除后水平结构20的修补问题。
[0070]
需要说明的是，在老旧建筑结构地下空间开发的工程中，常常需要对老旧建筑基础进行托换，老旧建筑的净高通常只有3米，可利用的施工空间极其狭小，因而传统施工方法无法适应在老旧建筑内狭窄的条件下进行施工，为了满足低净空要求，在钻孔施工中采用逐段加长钻杆的方式，钢筋笼采用逐段拼接的方式进行，我公司已研发的低净空成桩设备，可在3～5m净高条件下顺利完成施工，完美解决了传统“钻孔立柱桩+钢立柱”竖向支承体系无法在保护建筑内部施工的难题。再结合本实施例的灌注桩与水平结构连接节点，使桩柱一体灌注桩能够很好在老旧建筑结构地下空间开发的工程中得以推广应用。
[0071]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0072]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。